REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACÍN
FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE COMPUTACIÓN
INFRAESTRUCTURA TECNOLÓGICA PARA LAS ZONAS URBANAS DE LA CIUDAD DE MARACAIBO UTILIZANDO TECNOLOGÍA DE BANDA ANCHA INALÁMBRICA. CASO: OCCIDENTAL TELECOMUNICACIONES
C.A.
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL T ÍTULO DE INGENIERO EN COMPUTACIÓN.
PRESENTADO POR:
TSU. BETHENCOURT MENDOZA, ISMAEL ALFREDO
ASESORADO POR:
MSC. ANDRÉS AMAYA LIC. RICARDO CARABALLO
ING. JUAN ANGULO
Maracaibo, Agosto 2003
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“INFRAESTRUCTURA TECNOLÓGICA PARA LAS ZONAS URBANAS DE LA CIUDAD DE MARACAIBO UTILIZANDO TECNOLOGÍA DE BANDA ANCHA INALÁMBRICA - CASO OCTELCA.”
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DEDICATORIAS
A Dios, por darle significado a mi vida ya que sin Él no hubiese alcanzado esta meta propuesta.
A mi Padre, Omar, que a pesar de todo lo que hemos vivido me ha enseñado a que la mejor vida es aquella que esta inspirada en el amor y guiada por el conocimiento, y poder de esta forma haber llegado a completar esta importante etapa de mi vida y compartir con Matilde el orgullo que siente por mi.
A mi Madre, Elsa, acompañándola en su felicidad al ver que sus hijos hemos logrado las metas que con tanto esfuerzo y sacrificio nos ha ayudado a alcanzar.
A mi hijo Juan Pablo, para que este esfuerzo que realicé le sirva como guía y demostración de lo que sus abuelos y yo estamos haciendo por él.
A mis sobrinos, para invitarlos a que con amor, constancia, esfuerzo y dedicación, las metas se puedan alcanzar.
Ismael A. Bethencourt M.
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AGRADECIMIENTOS
Todo esfuerzo humano lleva implícito el aliciente de otros seres que creen en uno y ayudan en el empeño para lograr las metas trazadas. Unos son norte y guía, otros son catapultas espirituales que nos impulsan y nos dan aliento en los momentos difíciles. A ellos mi eterno agradecimiento:
A mis hermanos, por estar allí cuando los necesité y me dieron su apoyo de hermandad y amistad.
A Carlos Alberto, Carlos José, Juan Carlos, Jorge Esteban, amigos y compañeros que me brindaron incondicionalmente su apoyo para seguir adelante en mis propósitos y en especial en este que estoy culminando.
A mis profesores, asesores, y tutores, en especial al Ing. Juan Angulo, Msc. Andrés Amaya, Lic. Ricardo Caraballo y el Lic. Jorge Villasmil, catedráticos y profesionales de primera línea que supieron inculcarme los verdaderos valores de la espiritualidad y que con su apoyo y orientación hicieron posible lograr este objetivo.
A todas aquellas personas que creyeron en mí y compartieron la fe de que llegado el momento alcanzaría esta meta.
Ismael A. Bethencourt M.
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ÍNDICE GENERAL
VEREDICTO ... ii
DEDICATORIA... iv
AGRADECIMIENTO... v
ÍNDICE GENERAL ... vi
ÍNDICE DE FIGURAS ... x
ÍNDICE DE ANEXOS ... xi
RESUMEN ... xii
ABSTRACT ... xiii
INTRODUCCIÓN ... 1
CAPITULO I ... 8
EL PROBLEMA ... 8
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 8
1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ... 12
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN... 12
General. ... 12
Específicos... 13
3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ... 13
4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN: ... 14
CAPÍTULO II ... 17
MARCO TEÓRICO... 17
1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ... 17
2 BASES TEÓRICAS ... 25
Sistemas de Variables... 25
Sistemas de Información... 28
MODULACIÓN DE PORTADORA ... 29
TIPOS DE MODULACIÓN ... 29
Modulación De Amplitud (AM)... 30
Modulación En Banda Lateral (SSB)... 32
Modulación De Frecuencia (FM). ... 34
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Frecuencias Y Bandas ... 36
Banda... 36
Banda ancha ... 36
Banda base ... 36
Banda C ... 36
Banda ciudadana ... 36
Banda de frecuencias... 37
Banda estrecha ... 37
Banda K ... 38
Banda Ka ... 38
Banda Ku ... 38
Banda lateral ... 38
Banda S ... 38
Banda telefónica... 38
MÉTODOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS DIGITALES ... 38
Componentes de una red... 39
Tipos de Redes ... 41
Redes de Área Local (LAN) ... 42
Red de Área Amplia (WAN) ... 44
Ventajas y desventajas de los tipos de Red... 45
LAN ... 45
WAN... 45
TOPOLOGÍAS... 46
Concepto de Topología ... 46
TIPOLOGÍA VS TOPOGRAFÍA... 47
Topología en Bus ... 47
Topología en Anillo... 49
Topología Estrella ... 51
Nivel De Protocolo... 53
Paquetes De Información... 54
Jerarquía De Protocolo Osi ... 55
2.1 PROTOCOLOS E INTERCONEXIÓN DE REDES... 57
2.1.1 TECNOLOGÍA DE BANDA ANCHA ... 58
2.2 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS... 64
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Espectro Esparcido ... 70
Microonda de Banda Estrecha ... 72
2. 4 TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE BANDA ANCHA ... 72
2. 4. 1. BLUETOOTH ... 74
2. 4. 2. LDMS ... 76
2. 4. 3. MMDS ... 77
2. 5. ACCESO A INTERNET DE ALTA VELOCIDAD VÍA MMDS... 78
2. 5. 1. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ... 79
2. 5. 2. EDGE ... 83
2. 5. 3. WI-FI ... 85
CAPÍTULO III ... 88
MARCO METODOLÓGICO ... 88
1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ... 88
2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ... 89
3. TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS ... 89
4. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ... 90
4. 1. FASE I INVESTIGACIÓN PRELIMINAR Y TELEMETRÍA ... 92
4. 1. FASE II DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTURA... 93
4. 1. FASE III DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS ... 94
4. 1. FASE IV IMPLANTACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA ... 95
4. 1. FASE V PRUEBAS DEL SISTEMA... 95
5. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS... 95
CAPÍTULO IV ... 97
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN... 98
OBJETIVOS DEL DESARROLLO DEL SISTEMA ... 98
Objetivo general ... 98
Objetivos Específicos ... 98
FASE I. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR ... 103
FACTIBILIDAD TÉCNICA ... 108
FACTIBILIDAD ECONÓMICA ... 110
FACTIBILIDAD OPERATIVA ... 110
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FASE II DISEÑO DE LA INFRAESTRUCTURA... 111
FASE III DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS ... 112
FASE IV IMPLANTACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA ... 113
FASE V PRUEBAS DEL SISTEMA... 113
CONCLUSIONES... 119
BIBLIOGRAFÍA ... 122
ANEXOS ... 125
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ÍNDICE DE FIGURAS
CONTENIDO PÁGINA
Figura 1. Representación gráfica de una onda portadora 30
Figura 2. Onda modulada en Amplitud 31
Figura 3. Generación de Banda Lateral 33
Figura 4. Onda Modulada en Frecuencia [FM] 35
Figura 5. Esquema de una Red de Área Local [LAN] 43 Figura 6. Relación entre Topología y Topografía 48
Figura 7. Topología BUS 49
Figura 8. Tipología Anillo 50
Figura 9. Topología Estrella 52
Figura 10. Metodología Empleada 92
Figura 11. Plataforma tecnológica de Octelca 94
Figura 12. Comparación Tecnología WLAN 101
Figura 13. Interferencia CANOPY 102
Figura 14. Irradiación CANOPY 105
Figura 15. Site Survey. Prueba 1 106
Figura 16. Site Survey Prueba 2 106
Figura 17. Site Survey Prueba 3 107
Figura 18. CANOPY de seis celdas 107
Figura 19. Prueba ACCESS POINT CANOPY 114
Figura 20. Prueba PINES Celda CANOPY 115
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ÍNDICE DE ANEXOS
CONTENIDO PÁGINA
Anexo A. Formato Site Survey para Instalación CANOPY 125
Anexo B. Mapa Infraestructura Instalada 126
Anexo C. Especificaciones BH CANOPY 127
Anexo D. Especificaciones AP CANOPY 128
Anexo E. Especificaciones SM CANOPY 129
Anexo F. Productos CANOPY 130
Anexo G. Productos CANOPY 131
Anexo H. Monitoreo Actividad CANOPY 132
Anexo I. Información Celdas CANOPY 133
xii RESUMEN
Bethencourt Mendoza, Ismael Alfredo: “Infraestructura Tecnológica Para Las Zonas Urbanas De La Ciudad De Maracaibo Utilizando Tecnología De Banda Ancha Inalámbrica - Caso Octelca.” Trabajo de grado para optar al Título de Ingeniero en Computación. Maracaibo, agosto de 2003.
La finalidad de esta investigación esta basada en el estudio de la tecnología de Banda Ancha utilizando un Sistema Inalámbrico en la Banda desde 5,2 a 5,8 Ghz, para que la Empresa Occidental Telecomunicaciones C.A. Es importante indicar que esta empresa, su razón social es la venta de estos servicios en el estado Zulia debidamente permisados a través de CONATEL.
Este tipo de arquitectura de red con cobertura de todas las zonas urbanas de la ciudad de Maracaibo, utilizando una arquitectura de tecnología de punta, pretende ofrecer servicios de interconexión y transmisión de datos inalámbrica como medio de comunicación remota. Para lograrlo se planteó una metodología eclécticamente estructurada, basada en aspectos fundamentales de varios autores, tomando extractos funcionales aplicados a los procedimientos para la elaboración de esta investigación. Además, esta investigación se insertó según su propósito en las de tipo aplicada que a su vez, por el método de estudio es descriptiva; y de acuerdo con su diseño, es de campo y no experimental. Unos de los aspectos fundamentales de este trabajo es el estudio de factibilidad técnica y económica aplicado a cada tipo de sistema de radio frecuencia para la transmisión de datos. Debido a los aspectos involucrados en la metodología, se establecieron dos técnicas de recolección de datos basados en las entrevistas no estructuradas y en el sondeo de formulación de preguntas abiertas para la captación de información clara de la situación actual para las instalaciones. Una vez evaluados los requerimientos necesarios para la implantación, se planteo la configuración mas adaptable desde el punto de vista económico y operativo, como también desarrollar una prueba piloto, siendo elegida la configuración como medio de transmisión inalámbrica el estándar IEEE 802.11a, dando como resultado el éxito operativo del proyecto, logrando satisfacer las necesidades de todos los objetivos trazados en esta investigación.
Palabras claves: Tecnología Inalámbrica, Redes, Transmisión, Banda Ancha.
xiii ABSTRACT
Bethencourt Mendoza, Ismael Alfredo: "Technological infrastructure For The Urban Areas Of The City Of Maracaibo Using Technology Of Wireless Wide Band – Study Case Octelca." Grade work to opt to Engineer's Title in Computers.
Maracaibo, August of 2003.
The purpose of this investigation this based on the study of the technology of Wide Band using a Wireless System in the Band from 5,2 to 5,8 Ghz, for the Company Occidental Telecomunicaciones C.A. it is important to indicate that this company, its social reason is the sale of these services in the state Zulia properly premised through CONATEL. This type of net architecture with covering of all the urban areas of the city of Maracaibo, using an up to date architecture technology, seeks to offer interconnection services and wireless transmission of data as road of remote communication. To achieve this, it thought about a methodology eclectically structured, based on several authors' fundamental aspects, taking functional extracts applied to the procedures for the elaboration of this investigation. Also, this investigation was inserted according to its purpose in those of applied type that in turn, for the study method it is descriptive; and in accordance with their design, it is of field and not experimental. Some of the fundamental aspects of this work are the study of technical and economic feasibility applied to each type of system of radio frequency for the transmission of data. Due to the aspects involved in the methodology, two techniques of gathering of data based on the not structured interviews settled down and in the poll of formulation of open questions for the reception of clear information of the current situation for the facilities. Once evaluated the necessary requirements for the installation, the outlines the configuration but adaptive from the economic and operative point of view, as well as to develop a test pilot, being chosen the configuration like way of wireless transmission the standard IEEE 802.11a, giving the operative success of the project as a result, being able to satisfy the necessities of all the objectives layouts in this investigation.
Key words: Wireless technology, Nets, Transmission, Wide Band.
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INTRODUCCIÓN
El simple hecho de ser seres humanos hace desenvolver en medios donde se tienen que estar comunicados para el desenvolvimiento social con la expresión de ideales. Según este aspecto, la gran importancia de la transmisión y la recepción de información entre el emisor y el receptor, sumado a que hoy en día donde los computadores intervienen en gran parte de la cotidianidad operativa de información, es necesario establecer medios de comunicación eficaces entre ellos.
Una de las tecnologías más prometedoras y discutidas en este siglo XXI, es la de poder comunicar computadoras mediante tecnología inalámbrica. La incorporación de esta tecnología, en la cual se puede lograr la conexión de computadoras mediante Ondas de Radio o Luz Infrarroja, ha sido un gran avance tecnológico en el mundo de las telecomunicaciones.
En esa dirección, las Redes Inalámbricas facilitan la operación de transferencia de información en lugares donde la accesibilidad de estos componentes sobrepasa los estándares de conexión de las redes de área Local cableadas tradicionales, como en almacenes o en oficinas ubicadas en varios pisos de un edificio.
Pero la realidad es que esta tecnología Inalámbrica está ubicada en un período de crecimiento tecnológico, lo cual por su innovación, se deben resolver varios obstáculos técnicos como son los permisos de transmisión de
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radio frecuencias en las bandas libres disponibles y la estandarización de transmisión de estas redes inalámbricas para que puedan ser utilizadas de una manera general en los sistemas de cómputo de la actualidad.
No se espera que las redes inalámbricas lleguen a remplazar a las redes cableadas. Estas ofrecen velocidades de transmisión mayores que las logradas con la tecnología inalámbrica. Un caso es: Mientras que las redes inalámbricas actuales ofrecen velocidades de 2 Mbps, las redes cableadas ofrecen velocidades de 10 Mbps y se espera que alcancen velocidades de hasta 1000 Mbps.
Los sistemas de Cable de Fibra Óptica logran velocidades aún mayores, y pensando futuristamente se espera que las redes inalámbricas alcancen velocidades de hasta 20 Mbps. Sin embargo se pueden mezclar las redes cableadas y las inalámbricas, y de esta manera generar una "Red Híbrida" y poder resolver los últimos metros hacia la estación.
Se puede considerar que el sistema cableado sea la parte principal y la inalámbrica le proporcione movilidad adicional al equipo y el operador se pueda desplazar con facilidad dentro de un almacén o una oficina en varios pisos diferentes dentro de un mismo edificio.
Una muy buena opción que existe en redes de larga distancia son las denominadas: Red Pública De Conmutación De Paquetes por Radio. Estas redes no tienen problemas de pérdida de señal debido a que su arquitectura está diseñada para soportar paquetes de datos en lugar de comunicaciones de voz. Las redes privadas de conmutación de paquetes utilizan la misma
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En la actualidad, las redes de computadoras están presentes en todas las empresas. Desde la más pequeñas, de sólo un par de máquinas, hasta las más sofisticadas que cubren amplias áreas geográficas. Pero existen limitaciones cuando se trabaja con redes extensas, especialmente si se trata de comunicar dos puntos distantes un par de kilómetros uno del otro.
La solución más común a este inconveniente es la utilización de líneas telefónicas o de fibra óptica para lograr la transmisión de los datos.
Lamentablemente estas suelen transportar información a poca velocidad o se transforman en muy costosas.
Sin embargo, gracias a los avances electrónicos en telecomunicaciones digitales, se ha conseguido transmitir datos a grandes distancias, a velocidades superiores a los 2 Mbps, con un bajo costo en la fabricación de estos dispositivos.
Básicamente, estos módems inalámbricos permiten comunicar computadoras punto a punto o como punto de acceso a otras redes, entendido este aspecto, cuando ésta se realiza entre dos computadoras, contando con la posibilidad de que una de ellas forme parte de una red interna alámbrica (Intranet), pudiendo trabajar sin ningún inconveniente con todos los protocolos de redes.
El otro tipo de configuración se denomina "access point", es decir, punto de acceso entre redes, como un relé de datos para cubrir grandes distancias.
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Otra conveniente prestación de estos dispositivos reside en el acceso a Internet, ya que es posible proveer conexión a la red mundial, a través de este sistema inalámbrico, llegando a lugares en los que no existe acceso por vía telefónica.
Otro punto a favor con que cuentan estos dispositivos es que no es necesario disponer de una licencia para operar en la frecuencia de transmisión, lo cual disminuye notablemente el costo final de la adquisición y puesta en marcha.
El presente trabajo es el resultado de la investigación realizada, tomando como caso la empresa OCTELCA, siendo para ello, la motivación principal contribuir a resolver el problema presentado por muchos clientes ante la necesidad de contar con tecnología de transmisión de información rápida, confiable y relativamente económica, y no pueden hacerlo empleando los métodos tradicionales.
Para ello se realizaron diferentes pruebas de equipos y mediciones de distancias y topografía para asegurarnos que el sistema a poner en marcha fuese absolutamente confiable.
Las redes inalámbricas tienen como norte el brindar una alternativa tecnológica a aquellas empresas e instituciones que no cuentan con plataforma adecuada para el uso de la transmisión de información por cable.
De este modo y considerando lo expuesto, el trabajo investigativo se dividido en cuatro partes a saber:
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la solución de la problemática presentada por la empresa OCTELCA en la búsqueda de una infraestructura inalámbrica de banda ancha que le permita la interconexión con todos sus clientes para el mantenimiento operacional de los enlaces instalados.
Adicionalmente, este capitulo contempla los objetivos generales y específicos identificados en la investigación, así como también la justificación y delimitación geográfica de la investigación.
Un segundo capitulo, denominado El Marco Teórico, donde se expresan los conceptos técnicos y las bases teóricas de la investigación y los aspectos informáticos del objetivo principal del proyecto.
En el tercer capitulo, denominado: Marco Metodológico, se presenta la estructura organizativa de los aspectos metodológicos establecidos en la investigación. Estos aspectos son: El tipo, Diseño y la Metodología utilizada en el desarrollo del proyecto. En este aspecto, se analizó una metodología ecléctica estructura, basada en la recopilación de los aspectos mas importantes de varios autores para la aplicación de las fases necesarias para el diseño de sistemas de información.
En el cuarto y ultimo capitulo, se analizaron y discutieron los resultados obtenidos de los análisis y definiciones realizadas en el transcurso de la investigación.
